一种染料副产品作水溶肥原料的应用研究

李树亮　曾路生　梁斌　李俊良

摘要：通过盆栽试验探究染料副产品作为肥料对油菜生长的影响，结果表明：在等氮量情况下，施用染料副产品与硫酸铵在油菜的生物量、叶面积、株高、根长和叶绿素含量等方面没有显著差异，都高于空白对照处理。基施条件下，施用硫铵和染料副产品较空白对照产量分别增加3.25倍和2.73倍；喷施条件下，施用硫铵和染料副产品较空白对照产量分别增加97.1%和76.5%；施用染料副产品还可以增加土壤有机质含量，提高土壤中其它养分含量。

关键词：染料副产品；水溶性肥料；油菜；生物量；土壤养分

中图分类号：S145.2+X788文献标识号：A文章编号：1001-4942（2014）12-0063-04

染料广泛应用于食品、医药、印染和化妆品等行业，2010年我国染料产量达75.6×104 t，而在染料的生产、使用过程中约有（7.6～15.1）×104 t染料以废水的形式直接进入水体环境[1]。染料废水具有色度大、有机污染物含量高、盐分高、生物降解性差等特点[2～4]，且染料正朝着抗光解、抗药物、抗生物氧化的方向发展，染料废水的处理难度日趋加大。目前处理染料废水的方法主要有臭氧处理法、光降解法、混凝/絮凝处理法、生物处理法、膜过滤法和吸附法等[5，6]，单一依靠常规处理工艺很难达到理想效果，可以考虑从农业利用的角度处理废弃物，如薯类淀粉废水和味精生产废液的农业利用[7，8]。由于染料废液中通常包括一些对作物生长必需或有用的营养成分，尤其是氮元素含量较高，可作为水溶肥氮源进行利用。水溶性肥料比起氮、磷、钾单质肥和复合肥来讲，是个小产业，但水溶性肥料具有节水、节肥、省工、增产、优质、高效、环保等优点[9，10]，具有较大的市场空间，但是价格过高和技术设施不配套[11]不利于水溶肥的发展应用。水溶肥推广需要与技术服务密切结合[12]，节水农业的快速发展，不仅为水溶性肥料的发展创造了条件，同时对肥料的溶解性提出更高要求，因而选择的水溶肥原料应满足养分含量高、溶解性好、杂质少、电导率低等要求。本试验研究了染料废弃物作肥料对油菜生长的影响，以期为探索染料废弃物资源再利用、化废为宝提供理论依据。

1材料与方法

1.1试验材料

试验在青岛农业大学玻璃温室中进行。供试油菜品种为苏州青油菜（Brassica campestris L.），由青州市东方蔬菜研究所提供。 供试土壤为河潮土，母质类型为花岗岩，有机质含量为4.06 g/kg，全氮0.30 g/kg，碱解氮35.95 mg/kg，速效磷 7.56 mg/kg，速效钾74.37 mg/kg，pH值为6.99。

肥料为硫酸铵（AS，分析纯）和染料废料试样（代号NOL），其中NOL结晶体物质呈深棕色，是一种生产染料的副产品，由染料厂废水通过高温蒸发结晶制得。用蒸馏水稀释250倍后pH值为5.21，EC值为55.3 μS/cm；常温下NOL的溶解度为0.85 g/mL水，对其进行全面的养分测试，主要养分含量如表1所示，除含有大量的氮素养分，其他营养元素含量很小可忽略不计，重金属元素含量符合水溶肥国家标准的严格要求，具备肥料的营养特性。

1.2试验设计与方法

试验共设6个处理，分别为：不施肥（CK）；基施硫铵（AS）；基施试样（NOL）；喷施清水（CK）；喷施硫铵（AS）；喷施试样（NOL）。采用塑料盆栽种，重复4次。每盆装风干土2.5 kg，基施试验各处理的肥料与土充分混匀后装入盆中。于9月17日播种，每盆5株，各处理其他管理措施相同。喷施试验于10月4日开始，采用喷雾装备进行喷雾，基本达到叶片正反两面湿润无滴漏。油菜分别在生长30 d与生长50 d时测定叶绿素含量。在油菜生长期间，定期适量浇水，11月8日收获，测定株高、根长及其鲜、干重。

油菜收获后采集土壤样品，每盆取3点，均匀采样。土样采回后混匀、风干、磨碎过筛，备用。

1.3测定项目及方法

染料废料试样养分测试采用肥料国家标准或农业行业标准方法（NY/T 1977-2010、NY/T 1117-2010和NY/T 1974-2010），供试土壤的物理化学性质用常规方法测定[13]，叶绿素含量用SPAD-502叶绿素仪法测定，株高、根长用直尺测量，叶面积采用系数法进行测定[14]。

采用Microsoft Excel和DPS软件进行数据分析与图表制作。

2结果与分析

2.1不同处理对油菜生长的影响

由表2可看出，在整个生长期，油菜叶面积、株高和根长均是施用硫铵与施用试样的处理较对照都有不同程度的增加，基施处理较喷施效果更明显。具体表现为：与基施对照相比，基施硫铵和基施试样处理叶面积分别增加了2.65倍和2.39倍，株高分别增加 61.4%和65.1%，根长分别增加20.1%和 38.0%；与喷施对照相比，喷施硫铵和喷施试样叶面积分别增加37.4%和28.9%，株高分别增加17.8%和7.7%，根长分别增加18.9%和23.8%。方差分析表明，与基施对照相比， 两种肥料处理对油菜生长的影响均达到显著水平，而两处理之间差异不显著；同样喷施硫铵与喷施试样处理之间差异也未达到显著水平。

2.2不同处理对叶绿素含量的影响

叶绿素含量的高低直接影响植物的光合作用。由图1可以看出，与空白对照相比，施肥处理油菜的叶绿素含量显著增加，且施用硫铵与试样处理之间差异不显著，但基施效果优于喷施处理。

2.3不同处理对油菜生物量的影响

在肥料质量或肥效的评价方面，作物产量是重要的指标，而氮素是决定油菜产量的重要因素[15～17]。由表3看出，基施硫铵和试样处理较基施对照生物量增加2.36倍和2.04倍，地上部平均鲜重增加3.25倍和2.73倍。喷施硫铵和试样处理较喷施对照生物量增加78.0%和66.6%，地上部平均鲜重增加97.1%和76.5%；各个处理地上部含水率均高于地下部，且地上部含水率是地下部的1.6～2.7倍，施用硫铵和试样处理含水率均高于对照处理，说明施肥有利于油菜对水分的吸收利用。

2.4不同处理对土壤养分的影响

油菜在生长的过程中，吸收土壤中的营养元素，土壤养分含量会发生变化。从表4 可看出，与试验前土壤相比，不同施肥处理在油菜收获后土壤碱解氮、速效磷和速效钾含量都有不同程度的下降；除喷施对照外，各施肥处理的土壤全氮含量均有不同程度的增加，其中以基施试样处理增加最多，增幅达24.0%；各处理之间土壤有机质含量变化比较复杂：两种施肥方式的硫铵处理有机质含量均降低，而基施试样处理有机质含量增加，主要是因为试样中含有一部分有机质，外源有机质的施入提高了土壤有机质含量。

3结论与讨论

3.1不同氮肥的施入显著影响油菜的生长及干物质累积。试验结果表明，施用染料副产品和硫铵均能促进油菜的生长，油菜叶面积、株高、根长和叶绿素含量均有不同程度的增加，且两处理间差异不显著，同时还可以提高油菜产量。基施条件下，施用硫铵和染料副产品较空白对照产量分别增加3.25倍和2.73倍，喷施条件下，施用硫铵和染料副产品较空白对照产量分别增加97.1%和76.5%；施用染料副产品还可以增加土壤有机质含量，提高土壤中其它养分含量。因此，染料废弃物从提供营养元素的角度可以替代硫酸铵作水溶肥的原料，从而降低生产水溶肥的成本，提高资源利用。

3.2由于生产染料的原料主要是芳香族、蒽醌系、苯胺、硝基苯和酚类等，从原料到成品染料的生产过程往往操作复杂，副反应较多，从而导致废水中成分复杂，特别是COD和有机物质浓度高。染料废弃物中含有较高浓度的有机类物质，有机物成分比较复杂，限于试验条件，不能测定出有机物的具体成分，不能确定对作物是否存在潜在危害，需要进一步验证。为保证安全性，建议该物质首先在绿化作物上施用，同时要注意氯离子毒害和盐分[18，19]的问题。

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